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Laserdeposition

Zur Laserablation von Materialien im Vakuum wird ein Laser hoher Leistung auf ein Target aus dem gewünschten Material fokussiert. Durch die dabei entstehende hohe Leistungsdichte wird das Targetmaterial aufgeheizt und verdampft. Im Vakuum kann sich diese Dampfwolke gleichmäßig ausbreiten und bildet auf einem in der Nähe angebrachten Substrat eine dünne Schicht. Das Verfahren wird auch als Laserdepositionsverfahren bezeichnet. Damit die Schicht gleichmäßig dick wird, sind Targetoberfläche und Substratoberfläche normalerweise parallel angeordnet. Der Abstand zwischen Substrat und Target beträgt bei unserer Anlage 10 cm. Als Laser für die Ablation kann ein infraroter, sichtbarer oder ultravioletter Laser mit hoher Strahlleistung eingesetzt werden.
Wir verwenden einen gepulsten KrF-Excimerlaser mit einer ultravioletten Laserwellenlänge von 248 nm. Im Bild ist die bei der Ablation entstehende Plasmawolke gezeigt. Davor ist rotglühend das geheizte Substrat gezeigt, auf dem die Schicht aufwächst. Mit der Laserdeposition mit ultraviolettem Licht kann jedes absorbierende Material verdampft werden und bei den meisten Materialien kann durch eine Wahl der richtigen Parameter Gasdruck bei der Ablation, Leistungsdichte des Lasers und Substrattemperatur ein stöchiometrieerhaltender Prozess gefunden werden, bei dem das aufwachsende Schichtmaterial die gleiche Zusammensetzung hat, wie das verdampfte Targetmaterial, auch wenn es sich um sehr komplexe Zusammensetzungen wie beispielsweise bei den Hochtemperatur-Supraleitern handelt.

Plasmawolke ensteht bei der Ablation.